自主品牌原创拿不出手 竟是因为缺少这玩意
来源:产品展示    发布时间:2024-03-11 10:59:17 ...


  许多消费的人在选车时都会考虑风阻系数,而与风阻系数直接挂钩的便是汽车的空气动力学特性,一辆汽车在空气动力学上下的功夫越大,风阻系数就越小,油耗也就越低,同时在噪声水平、操控性能、机舱热管理以及安全性等方面都会有很好的表现。

  空气动力学的优化对于汽车来说是至关重要的一环,因此在汽车设计开发阶段,就需要对汽车的空气动力学特性进行反复的测试和修正。汽车风洞便是用测试汽车空气动力学特性的重要设施。

  汽车风洞其实可大致分为两类:一类是空气动力学-声学风洞,一类是环境风洞。空气动力学-声学风洞测试的是汽车的风阻、噪声、稳定性等方面;环境风洞测试的是机舱热管理、传动性能,以及风、霜、雨、雪等气候试验。一款新车从设计开发到最终量产,每个阶段都离不开风洞试验,固然也是必不可缺少的一个重要环节。

  在国外,汽车风洞起步早且获得了长足的发展。例如,德国斯图加特内燃机与车辆研究所(FKFS)的空气动力学-声学风洞处于世界领先水平,FKFS本身也是一家在风洞测试和研发领域引领潮流的机构。此外,国外大型汽车企业都不惜重金建设风洞,例如福特一个公司就有8个风洞,克莱斯勒有7个风洞,通用、沃尔沃、宝马、奥迪等企业也都有专用风洞。

  反观国内,我国风洞建设长期处在落后局面,直到2009年同济大学的上海地面交通工具风洞中心(包含一座空气动力学-声学风洞和一座环境风洞)的建设落成,才标志着我国汽车风洞设计建设的正式起步。另外,中国汽车工程研究院和中国汽车技术研究中心都分别表示已经在建设国内顶级规模的风洞实验室,并会于2018年落成。

  中国汽车工程研究院汽车风洞中心主任王勇表示“国内目前第三方的汽车风洞中心只有上海同济大学有,上汽、泛亚、长城等几个比较大的集团公司也有自己的风洞,但局限于环境风洞。”

  相比于国际汽车风洞的稳步发展,可以说我国是正处于艰难起步期,无论是在数量还是技术积累上都处于劣势。

  而随着汽车燃油消耗法规日益严苛,怎么来降低油耗成为了汽车厂商面前的巨大挑战,汽车安全性也慢慢变得受到重视,消费者对于汽车的观念也由“有没有”转向了“好不好”。更重要的是,随着国内市场的日趋成熟,中国成为了全球最大的汽车产销国,自主品牌的汽车开发也由“逆向开发”逐渐转到了“正向开发”上来,并且在不断地深入和提升。

  如果开发初期不对汽车空气动力学性能来测试,那么到了最后整车设计的验证阶段,风洞试验结果就没有太大意义了,只能对底盘部分做微小的改动,对风阻等性能的提升空间极其有限,所谓的正向开发就是一句空话。

  中国汽车工程学会常务副理事长兼秘书长张进华表示“从‘量’的扩张到‘质’的提升,汽车行业既要面对来自于能耗法规的压力,也要面对来自于企业对产品综合品质提升的需求。风洞技术是制约中国汽车升级最后的瓶颈。”

  而目前国内具备完整试验能力的只有同济大学的汽车风洞,但该风洞的试验排期已经预约到2017年以后了,根本没办法满足国内车企的需求。正向开发升级和汽车风洞资源短缺的矛盾一天比一天突出,已成为中国自主品牌汽车设计开发技术进步的重大阻碍,中国对于汽车风洞的需求迫在眉睫。

  既然汽车风洞试验是贯穿整个汽车正向开发过程的重要一环,那当初中国车企自主开发热潮初涌的时候为什么没有建造风洞实验室呢?

  其实对于汽车企业来说,建造风洞、购买专业设备、专项人才教育培训所需要的投入都极其巨大,而且需要的周期太长。

  上海同济大学汽车风洞实验室建设共投资了4.9亿元,耗时近3年。近日刚刚宣布启动建设的中国汽研风洞实验室也投资了4.3亿元,并将于2018年建成。而国外著名汽车企业宝马集团所投资建设的汽车风洞更是耗资1.7亿欧元,用时3年建成。

  此外,另外一个主要的因素就是企业的生产规模,汽车风洞建设本身就是个“土豪”项目,对于车企来说要不要独自拥有完备整套的研究机构也是值得商榷的,达不到一定的量产规模就没有建造风洞的必要。

  长安汽车副总裁刘波也对车企自建风洞表达了自己的看法,由于汽车风洞是高投资的项目,而且还需要做很多的准备工作,企业不到一定时候是不会建设的。长安汽车也会自建风洞,但可能在2020年后当产能达到300万辆以上时长安才会考虑建设。

  由于国内汽车企业基本上没有风洞以及类似设备,风洞试验也一直依托于第三方(院校和研究所)进行。相比于车企而言,第三方机构无论是在风洞、设备,还是专项人才方面,都有一定的优势,在此基础上再添置新的设备、进行技术改造等都会比车企来的更快,但是不可能在没有经费支持或者必然回报的情况下冒然进行投入。

  成本如此高昂,建设过程中又会遇到诸多挑战,建成后又是否一定具有理想的效果,汽车风洞建设本身就是需要下很大决心来做的一件事。虽然,车企在未来一定会独自建设汽车风洞,但从现阶段来看,一定的时期内中国汽车风洞的发展还将是以车企和第三方协作模式,由第三方科研机构主导,车企出资赞助的协同合作形式会更加稳妥,并且有助于汽车行业科学技术水平的快速提高。

  在国外,这样的协作模式也是有例可循的。例如法国在巴黎郊区法国国家科技研究院空气动力技术研究所附近新建的两座汽车风洞,投资高达3600万欧元,其中2/3就是由法国标致——雪铁龙PSA集团及雷诺集团投资,另外的1/3由法国工业部、研究部、巴黎大区议会等政府机构投资。

  望眼国内,上海同济大学的汽车风洞也得到了车企的资金支持,包括上汽和奇瑞等国内汽车公司都投入了一定的股份。同样,在重庆即将破土动工的中国汽研的汽车风洞也是由中国汽研和另外7家汽车企业一同出资承建,参与投资的车企将享受15%-25%的试验费用优惠。

  不仅建设汽车风洞是个土豪的项目,其实汽车风洞试验也是个土豪的试验,同济大学的空气动力学-声学风洞和环境风洞的试验费用分别为:2.5万元/小时和1.6万元/小时。而一辆汽车的开发设计过程中200个小时的风洞测试是必须要保证的,对于一些要求更高的车型可能就需要测试四五百个小时,甚至更多。

  “汽车风洞测试费用非常容易就会达到上千万级别,是非常烧钱的测试项目”中国汽研汽车风洞中心主任王勇如此描述“一款新车需要非常多的风洞测试,但是每款新车的开发投入也不一样,投入大的可能会达到上亿,如果风洞试验费用上千万的线的投入。”

  因此,许多国际知名汽车公司除了具备汽车专用风洞之外,还在CFD(计算流体力学)仿真上做了大量投入。通过在计算机上模拟测试,运用数值分析的方法来研究汽车空气动力学问题,CFD仿真大幅度减少了试验费用和实验次数。

  并且随着计算机技术的发展,CFD仿真的精确度也慢慢变得高,整车的设计开发过程朝前端转移也是未来的趋势。在过去,中国自主品牌开发主要是借助CFD 仿真来模拟测试的,即便CFD仿真越来越受欢迎,但风洞试验仍然是一个不可或缺的过程。

  王勇表示“CFD仿真和风洞试验是相互校正、相互支撑的,是汽车在开发阶段同时使用的工具。模拟实验在某些特定的程度上减少物理实验的量,但汽车的所有性能都是需要靠实物测试来验证的,即使模拟实验达到的仿真度非常高,还是不能百分之百的完全替代物理试验。”

  因此,CFD仿真技术和汽车风洞试验是相辅相成的,以完美互补的形式助力中国汽车开发水平的逐步提升。





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